Trong số những
cuốn sch gy ảnh hưởng su rộng
đến cuộc sống, c lẽ hiếm
c cuốn no nổi tiếng nhưng lại
c t độc giả bằng tập Nguyn
tắc Ton học trong Vạn Vật Học
(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) của Isaac
Newton... [...]
Trong số những
cuốn sch gy ảnh hưởng su rộng
đến cuộc sống, c lẽ hiếm
c cuốn no nổi tiếng nhưng lại
c t độc giả bằng tập
Nguyn tắc Ton học trong Vạn Vật Học (Philosophiae Naturalis
Principia Mathematica) của Isaac Newton. Sch viết
bằng cổ ngữ Latinh, km thm những
hnh kỷ h chằng chịt, Newton đ cố
tnh viết n thật kh hiểu, dng ton
những lời lẽ chuyn mn trừu tượng.
Chỉ những bc học trong cc ngnh thin
văn, ton v vật l rất thng thi mới
c thể đọc nổi sch của ng.
Một nh viết
sử Newton đ kể lại rằng: Khi cuốn
sch Nguyn tắc ton học xuất bản
vo cuối thế kỷ 17, chỉ c ba hay bốn
người đương thời c thể
hiểu nổi. Một nh viết tiểu sử
khc nng con số đ ln mười hay
mười hai người l cng. Newton cũng
nhn nhận sch của ng rất kh đọc;
c điều l ng muốn vậy, để
những người c trnh độ ton học
thật cao mới c thể hiểu được
sch của ng.
Tuy nhin, cc nh
khoa học nổi tiếng đều coi Newton
l một nh bc học vĩ đại của
mọi thời đại. Laplace nh thin văn
học trứ danh Php gọi Nguyn
tắc Ton học vượt ln trn
mọi tc phẩm khc của thin ti nhn loại.
Lagrange, nh ton học lừng danh nhn nhận
Newton l một thin ti vĩ đại
chưa từng thấy. Boltzann, nh khai sng ra
khoa học vật l ton học hiện đại
gọi cuốn sch Nguyn
tắc Ton học l tc phẩm đầu
tin v vĩ đại nhất về mn vật
l l thuyết. Nh thin văn lỗi lạc
Mỹ W.W. Campbell nhận xt: Đối với
ti, khng những Isaac Newton l một vĩ nhn
của khoa vật l học m cn l người
độc nhất đ khai ph ra khoa vật
l thin văn học.
Viết về
Newton, những nh khoa học cự phch trong
gần ba thế kỷ vừa qua đều
đồng : Newton l nh khoa học siu việt
bậc nhất, những người khng thuộc
giới khoa học chỉ c thể biết
được kết quả cụ thể do
học thuyết Newton, v tin tưởng
ở những lời nhận xt trn.
Newton ra đời
gần đng một thế kỷ sau khi
Copernicus tạ thế, v đng vo những
năm Galileo từ trần. Hai bậc vĩ nhn
đ trong khoa thin văn học đ cng với
Johannes Kepler đặt nền mng để
sau ny Newton tiếp tục xy dựng sự
nghiệp.
Newton l nh ton học
thin ti, sinh trong thời đại c nhiều
nh ton học nổi tiếng. Marvin nhận
định rằng: Thế kỷ 17 l thế
kỷ ton học trổ hoa, cũng như thế
kỷ 18 l thế kỷ của ho học,
thế kỷ 19, sinh vật học. Khoa học
trong nửa sau thế kỷ 17 đ tiến
được những bước di hơn
mọi thời kỳ khc. Newton bao qut
được cc ngnh chnh của khoa vật
l như: ton học, ha học, vật l học
v thin văn học, v trong thế kỷ
17, nghĩa l trước khi khoa học chia ra
nhiều ngnh chuyn mn, một nh khoa học
c thể cng một lc bao qut nhiều
ngnh khoa học.
Newton sinh đng
ngy lễ Ging sinh năm 1642. Thiếu thời
ng được chứng kiến sự
thăng trầm của Chnh phủ lin hiệp
Oliver Cromwell, trận hỏa hoạn tn ph hầu
hết thnh phố London v nạn dịch hạch
st hại một phần ba dn số thnh phố
ny. Sau 18 năm sống trong một xm nhỏ
ở Woolsthorpe, Newton được gửi
theo học trường đại học
Cambridge. Ở đy Newton may mắn được
theo học một gio sư ton học c
ti tn l Isaac Barrow, người được
gọi l cha tinh thần của Newton,
Barrow biết l khuyến khch thin ti Newton.
V ngay khi cn ở trường, Newton đ
khm ph ra định l nhị thức.
Trường
đại học Cambridge phải đng cửa
năm 1665 v nạn dịch hạch, Newton lại
trở về qu. Trong hai năm liền sống
cch biệt hẳn với thế giới bn
ngoi, Newton dnh hết th giờ để
suy tư v nghin cứu khoa học. Kết quả
thật l siu phm:
chưa đầy 25 tuổi,
Newton đ thực hiện được ba
pht minh khiến ng nghiễm nhin trở nn
ngang hng với cc thin ti khoa học của
mọi thời đại.
Trước hết Newton pht minh ra khoa ton học
vi phn dng để tnh những số lượng
chuyển biến như sự vận động
của cc vật thể, của ln sng v
để giải những bi ton vật l
c lin quan tới mọi sự chuyển
động Ton học vi phn c thể ni
đ mở được cửa kho tng
bu vật ton học, đ đặt thế
giới ton học dưới chn Newton v
cc học tr của ng.
Khm ph quan trọng
thứ hai của Newton l định luật
về thnh phần nh sng v từ đ
ng phn tch được bản chất của
mu sắc v bản chất của nh sng
trắng. Newton chứng minh rằng: nh sng trắng
của mặt trời gồm c những tia
sng mu m ta thường thấy ở cầu
vồng. Như vậy mu sắc l bản chất
của nh sng, v nh sng trắng - những
th nghiệm bằng lăng knh của Newton
đ chứng minh - l do sự trộn lẫn
tất cả cc mu sắc của quang phổ.
Từ khm ph ny, Newton tiến đến việc
chế tạo kiểu viễn knh phản chiếu
đầu tin, c thể đem ra sử dụng
một cch c hiệu quả.
Khm ph thứ
ba c lẽ l khm ph vĩ đại nhất
của Newton, l định luật vạn vật
hấp dẫn. Khm ph ny đ kch động
tr tưởng tượng của cc nh
khoa học, mnh liệt hơn mọi khm ph
về l thuyết khc trong thời kỳ cận
đại.
Theo một
giai thoại ai cũng biết th Newton gic ngộ
rồi tm ra định luật hấp dẫn
khi ng quan st quả to rơi. Sự thật
th chuyện tri đất ht những vật
ở gần khng c g mới lạ. Nhưng
điều mới lạ l Newton đ mở
rộng nhận xt đ để p dụng
đối với vạn vật, từ tri
đất cc hnh tinh v chứng minh
được thuyết của ng bằng
ton học.
Điều
đng ngạc nhin l Newton khng hề cng
bố g về ba pht minh cực kỳ quan trọng
của ng về ton học vi phn, mu sắc
v định luật hấp dẫn.
Bản
tnh rất d dặt kn đo, ng khng
thch tiếng tăm, khng thch tranh luận,
v c muốn xếp x những pht minh của
ng. Những g ng cng bố sau ny đều
do bạn b thc p, những cng bố song
ng lại hối hận v trt mềm yếu
nghe lời họ. ng nghĩ rằng cng bố
sẽ khiến cho người ta ph bnh, rồi
từ ph bnh đi tới tranh luận,
điều m Newton với bẩm tnh nhạy
cảm rất lấy lm khổ tm.
Sau những năm
sống ẩn dật v nhn hạ bất
đắc dĩ v bệnh dịch hạch
tn st London, Newton lại trở lại
Cambridge. Tốt nghiệp đại học
xong, ng được cử lm gio sư
trường Trinity. t lu sau, cựu gio sư
của Newton l Barrow từ chức, Newton khi
đ mới 27 tuổi được bổ
nhiệm lm gio sư ton học, một chức
vụ ng giữ trong hai mươi bảy
năm liền. Mười hay mười hai
năm tiếp theo, người ta biết rất
t về những hoạt động của
Newton. Chỉ biết ng tiếp tục nghin
cứu về nh sng v cng bố khm ph của
ng về thnh phần của nh sng trắng.
Lập tức ng bị li cuốn vo một
cuộc tranh luận v lẽ những kết
luận của ng về nh sng tri ngược
hẳn với quan niệm đương thời,
v v trong tập ti liệu cng bố, ng
đ trnh by quan niệm triết l của
ng về khoa học. ng chủ trương
rằng: nhiệm vụ chnh yếu của
khoa học l tiến hnh những cuộc
th nghiệm, ghi nhận những kết quả
của th nghiệm, v sau hết l rt ra những
định luật ton học căn cứ vo
kết quả những th nghiệm đ.
ng viết: Phương php thch đng
nhất để nghin cứu đặc tnh
của sự vật l suy luận xuất
pht từ những cuộc th nghiệm. Những
nguyn tắc ny hon ton ph hợp với phương
php nghin cứu khoa học hiện đại,
nhưng trong thời Newton lại khng
được chấp nhận. Thời đ,
chịu ảnh hưởng triết học cổ,
cc học giả thường hay tin ở tr
tưởng tượng, ở l tr, ở bề
ngoi của sự vật nhiều hơn l
tin ở sự th nghiệm.
Cc nh khoa học
c tiếng tăm như Huygens v Hooke cũng
ln tiếng đả kch Newton khiến ng bực
dọc v quyết định từ nay về
sau sẽ khng cng bố g nữa. ng viết:
Ti bị khổ sở v những cuộc
tranh luận về l thuyết quang học
đến nỗi ti phải hối hận tại
sao lại từ bỏ nếp sống yn vui
của ti để chạy theo một ci
bng. Khng những vậy, ng cn tỏ ra
chn ngấy cả khoa học v ni ng đ
mất hết lng nhiệt thnh trước
kia đối với khoa học. Sau ny v nhiều
bạn b khuyến khch v quấy rầy
nn ng mới viết tập sch vĩ đại: Nguyn tắc
ton học, một tập sch được
thnh hnh chỉ v một sự ngẫu
nhin.
V năm 1684, qua
những con tnh của Picard, lần đầu
tin người ta đo được chnh
xc chu vi tri đất.
Dựa
vo những kết quả của nh thin văn
học Php, Newton p dụng nguyn tắc lực
hấp dẫn để chứng minh rằng:
Sở dĩ mặt trăng xoay quanh tri đất
v cc hnh tinh xoay quanh mặt trời đều
l v lực hấp dẫn (sức
ht).
Lực hấp dẫn
ny thay đổi theo khối lượng vật
thể bị ht v thay đổi nghịch với
bnh phương của khoảng cch. Newton chứng
minh rằng chnh định luật đ giải
thch hnh bầu dục của quỹ đạo
cc hnh tinh, lực hấp dẫn đ giữ
vững được mặt trăng v cc
hnh tinh trong quỹ đạo v đ cn bằng
được với lực ly tm của
cc hnh tinh khi quay tạo ra.
... Chnh Newton cũng
nhn nhận rằng: vũ trụ hệ của
ng chỉ l tiếp tục cng trnh khởi
đầu từ Corpernicus được Tycho
Brahe, Kepler v Galileo pht triển thm. ng viết:
nếu ti nhn được xa hơn những
người khc, ấy l v ti đứng
trn vai cc vĩ nhn [...]
Quyển thứ ba
của bộ Nguyn tắc ton học đề
cập đến v số vấn đề.
Newton đ khẳng định sự chuyển
động của cc hnh tinh v cc vệ
tinh, trnh by phương php đo khối
lượng của mặt trời v cc hnh
tinh, tnh tỷ trọng của tri đất,
tnh sai biệt về năm, trnh by l thuyết
về thuỷ triều, về quỹ đạo
của sao chổi, sự chuyển động
của mặt trăng v những vấn
đề tương tự.
Trong l thuyết
về những sự xo trộn trong
khng gian, Newton đ chứng minh: mặt
trăng chịu sức ht của cả tri
đất lẫn mặt trời, do đ quỹ
đạo của mặt trăng bị sức
ht của mặt trời xo trộn mặc
d sức ht của tri đất mạnh
hơn. Cc hnh tinh khc cũng bị xo trộn
tương tự. Mặt trời khng phải
trung tm đứng yn một chỗ của
vũ trụ như mọi người đều
tin tưởng từ trước tới nay.
Mặt trời cũng chịu sức ht của
cc hnh tinh cũng như hnh tinh chịu sức
ht của mặt trời, v cũng chuyển
động như cc hnh tinh.
Sau ny v p dụng thuyết xo trộn
trong khng gian nn người ta đ khm
ph ra được hai hnh tinh nữa: Hải
vương v Dim vương.
Newton tnh khối
lượng của cc hnh tinh v mặt trời
tương đối với khối lượng
tri đất. ng ước lượng tỷ
trọng của tri đất gấp năm
hay su lần tỷ trọng của nước
(con số của cc nh khoa học ngy nay l
5,5) v dựa vo ước lượng ny
Newton tnh khối lượng của mặt
trời, cc hnh tinh v vệ tinh, Adam Smith
đ gọi những con tnh ny của Newton
l vượt ln trn tầm l tr v kinh
nghiệm của con người.
Sau đ Newton giải
thch sở dĩ tri đất dẹp hai
đầu v tri đất quay trn mnh n,
v ng tnh được tri đất dẹp
đầu l bao nhiu. Căn cứ vo tri
đất dẹp hai đầu v hơi phnh
ra ở khoảng xch đạo, Newton suy diễn
ra rằng: sức ht ở xch đạo mạnh
hơn ở hai đầu - chnh hiện tượng
ny đ giải thch được b mật
sai biệt về nin lịch, giải thch
được sự chuyển động hnh
nn của trục tri đất giống
như con quay. Hơn nữa nghin cứu
nghin cứu hnh th của mặt đất,
Newton cn p dụng định luật vạn
vật hấp dẫn để giải thch
hiện tượng thuỷ triều ln xuống.
Khi trăng trn, nước trn mặt đất
chịu sức ht mạnh nhất, do đ
thuỷ triều dng cao. Đến khi sức
ht của cả mặt trời v mặt trăng
cng tc động th thuỷ triều dng
ln cao nhất.
Một hiện
tượng khc rất thường thấy
cũng được Newton giải thch,
đ l hiện tượng sao chổi,
Newton giải thch rằng: chuyển động
dưới sức ht của mặt trời,
sao chổi bay theo một hnh bầu dục
v cng rộng lớn v phải mất nhiều
năm mới bay được một vng.
Giải thch như vậy, sao chổi khng
cn l điểm gở theo cch m tn dị
đoan, m l một hiện tượng thin
văn ngoạn mục v v hại. Căn cứ
vo thuyết của Newton về sao chổi,
Edmund Halley c thể nhận r v tin đon
đng sự xuất hiện cứ 75 năm
một lần của ngi sao chổi
được gọi l Sao chổi Halley.
Sao chổi một khi đ quan st được,
người ta c thể tin đon bước
đường tương lại của n.
Một kỳ cng
nữa của Newton l ng khm ph ra được
phương php đo khoảng cch một
định tinh, căn cứ vo số lượng
nh sng nhận được từ một
hnh tinh do sự phản chiếu của nh
sng mặt trời.
Trong sch Nguyn
tắc ton học Newton khng hề trả
lời cu hỏi: tại sao trong vũ trụ,
m chỉ trả lời cu hỏi: thế
no trong vũ trụ? Sau ny c dư luận
ln n quan niệm của ng về vũ trụ
c tnh chất thuần tu my mc v khng thừa
nhận phần sng tạo thế gian của
Cha, nn Newton phải viết thm lời
tuyn ngn về tn ngưỡng. Trong kỳ ti
bản lần thứ hai, ng viết:
Cả
một hệ thống hng vĩ v v cng
ngoạn mục gồm mặt trời, hnh
tinh v sao chổi chỉ c thể xuất pht
từ một đấng ton tr, ton năng...
Giống như người m, khng biết g
đến mầu sắc, chng ta cũng khng
thể biết được Thượng
đế nhận thức cc sự vật ra
sao.
Newton tin tưởng
rằng: sứ mạng của khoa học l
tm hiểu, v hiểu biết cng su rộng
chng ta cng tiến gần được ci
l khởi đầu của sự vật, d
rằng chng ta khng thể khm ph ra những
định luật Khởi thuỷ của tạo
vật.
Nguyn tắc
ton học của Newton l bộ sch vĩ
đại, tuy nhin những nh khoa học
hm mộ Newton nhất cũng đều nhn
nhận rằng tc phẩm đ khng phải
l v tiền. Cohen viết:
Thnh cng
lớn của Newton sở dĩ c được
nhờ những cng trnh của cc nh khoa
học tiền bối. Ngy trước Newton,
Descartes v Fernat đ pht minh ra khoa hnh
học giải tch, Oughtred, Harriot v Wallis
đ pht triển mn đại số,
Kepler tm ra định luật về
chuyển động, Galileo tm ra định
luật về tốc độ v xc định
rằng: một sự chuyển động c
thể chia ra nhiều thnh phần độc
lập (th dụ như tri đạn bay
gồm c một tốc độ tiến
đều về pha trước v một
tốc độ rơi xuống tăng
dần như kiểu một vật nặng rơi
xuống vậy). Nhưng cng trnh vừa
kể của cc nh bc học chỉ l
những yếu tố chuẩn bị cho
khối c vĩ đại của Newton
thực hiện một sự tổng
hợp để chứng minh mnh dứt
khot rằng: vũ trụ chuyển vận
theo cc định luật ton học.
Viết về
Newton, Jean cũng nhn nhận rằng: Thời
đ thế giới đang cần một
người c khả năng hệ thống
ho, tổng hợp v triển khai những
cng trnh ton học c tnh ton thể, v người
đ l thin ti Newton.
Chnh Newton cũng nhn
nhận rằng: vũ trụ hệ của ng chỉ l tiếp tục cng trnh khởi
đầu từ Corpernicus được Tycho Brahe, Kepler v Galileo pht
triển thm. ng viết: nếu
ti nhn được xa hơn những người khc, ấy l v ti đứng
trn vai cc vĩ nhn.
Tất cả những
cuộc tranh luận diễn ra trong thời
Newton l v thời đ sự hoạt động
khoa học rất si nổi. Cc l thuyết
mới đua nhau ra đời, mở
đường cho những cng cuộc nghin
cứu của cc nh khoa học ti năng.
Người ta khng lấy lm lạ c hai
nh khoa học mỗi người ở một
nơi m đồng thời c những khm
ph như nhau. Đ l trường hợp xảy
ra trong cuộc tranh luận giữa Newton với
Leibniz v với Hooke, đề ra thuyết vạn
vật hấp dẫn. Tuy thnh cng muộn hơn
Newton, nhưng Leibniz v Hooke cng bố cng
trnh trước Newton, v Newton vốn khng
thch sự ph trương.
Nước Anh v
Scotland tiếp nhận sch Nguyn tắc ton
học của Newton nồng nhiệt hơn
lục địa chu u, v khắp mọi nơi
sch phổ biến rất chậm chạp.
Đng như Newton đ ni trước, muốn
hiểu tư tưởng của ng phải
c trnh độ ton học rất cao. Tuy
nhin ngay những người chỉ hiểu
đại khi cũng phải nhn nhận
gi trị vĩ đại cng trnh của
Newton. Dần dần, cc nh khoa học ở
khắp thế giới đều chấp nhận
hệ thống của Newton v đến thế
kỷ 18 hệ thống của Newton đ chiếm
được chỗ đứng vững chi
trong thế giới khoa học.
Viết v cho xuất
bản xong sch Nguyn tắc ton
học Newton cn sống hơn bốn chục
năm nữa, nhưng hnh như ng mất gần
hết sự hứng th đối với cng
cuộc nghin cứu khoa học. Trong thời
gian ny Newton được cử lm Viện
trưởng Viện sng chế, được
Nữ hong Anne phong tước, được
bầu lm Chủ tịch Hội khoa học
Hong gia Anh từ năm 1703 đến năm
1727 l năm ng tạ thế, được
chứng kiến sch Nguyn
tắc ton học ti bản lần thứ
hai rồi lần thứ ba v được
người đời tn sng v trọng vọng.
Những khm
ph khoa học trong thế kỷ hai mươi
đ chứng tỏ cng trnh của Newton
c nhiều thiếu st v phải sửa
đổi lại, nhất l trong lĩnh vực
thin văn học. Th dụ, Einstein trong thuyết
tương đối đ chứng minh rằng:
khng gian v thời gian khng phải l tuyệt
đối theo như quan niệm của Newton.
Tuy nhin nhiều nh khoa học v kỹ thuật
đ nhận xt rằng: những hiện tượng
thường thấy như cch bố cục
của những nh trọc trời, sự an
ton của vm cầu xe hoả, sự chuyển
động của xe hơi, my bay, tu thuỷ
vượt đại dương, cch đo
thời gian v nhiều thực hiện khc của
nền văn minh cơ kh, đều bắt
nguồn từ những định luật do
Newton khm ph ra.
James Jeans nhận
định rằng: "Những nguyn tắc
của Newton chỉ lạc hậu đối
với một phần hết sức nhỏ của
khoa học hiện đại. Khi cc nh thin
văn học muốn viết những bi
thng thường về vấn đề hng
khng hay muốn thảo luận về sự
chuyển động của cc hnh tinh, họ
chỉ cần sử dụng những l thuyết
của Newton. Cc kỹ sư xy cầu, đng
tu thuỷ, đầu my xe hoả vẫn sử
dụng những kiến thức xưa, v như
thế l thuyết của Newton khng cn g
thay đổi. Trường hợp kỹ
sư điện sửa chữa my điện
thoại hay vẽ thiết kế nh my pht
điện cũng tương tự. Khoa học
ứng dụng trong cuộc sống hng ngy vẫn
hon ton l khoa học căn cứ vo cng
trnh của Newton. Chnh khối c siu việt
của ng đ đưa khoa học vo
đng đường của n, v bất
kỳ ai am hiểu phương php của
Newton đều phải tin tưởng những
phương php đ chắc chắn sẽ
dẫn ta tm ra sự thật về khoa học.
Những lời
tn dương Newton của Einstein đ dứt
khot đnh đổ hẳn mọi l lẽ
ph phn Newton.
Einstein viết:
Đối với
Newton, tạo vật l một quyển sch mở
ngỏ m ng c thể đọc được
một cch dễ dng. Ở Newton người
ta thấy sự kết hợp nh thực
nghiệm, nh l thuyết, nh cơ kh học
v ng cn l một nghệ sĩ khi ng ph
diễn tư tưởng của ng.
Về cuối
đời, Newton đ chứng tỏ ng l
một người hết sức khim tốn
khi ng nhận định về cuộc đời
của mnh như sau:
Ti khng biết
người ta cho ti l một người
như thế no? Nhưng ring mnh, ti thấy
ti chỉ l một đứa trẻ con
chơi đa trn bi biển, thỉnh thoảng
pht hiện được một hn sỏi
nhẵn nhụi, một vỏ s xinh đẹp,
trong khi trước mặt ti cn cả một
đại dương bao la đầy những
b mật chưa được khm ph.
|